一种无余量精铸涡轮导向叶片尺寸精度控制方法

摘要

本发明属于精密铸造技术，涉及一种无余量精铸涡轮导向叶片尺寸精度控制方法。其特征在于，导向叶片尺寸精度控制的步骤如下：对导向叶片叶型尺寸的精度控制；对导向叶片排气边尺寸的精度控制。本发明提出了一种无余量精铸涡轮导向叶片尺寸精度控制方法，考虑到后续处理对叶片尺寸的影响，使导向叶片的尺寸精度满足了设计要求，缩短了导向叶片模具的定型周期，保证了导向叶片质量的一致性。

说明书

技术领域

本发明属于精密铸造技术，涉及一种无余量精铸涡轮导向叶片尺寸精度控制方法。

背景技术

航空发动机涡轮导向叶片是由大量自由曲面和缘板组成的零件，其气动外形、尺寸精度、缘板轮廓度、成形精度要求很高。目前，航空发动机涡轮导向叶片受精铸模具、材料、精铸工艺等多种因素的影响，导向叶片成型精度偏低、质量不稳、重量超差、废品率较高，成为制约我国新型航空发动机研制的技术障碍。涡轮导向叶片尺寸精度主要依靠精铸蜡模模具保证，发明专利申请“一种多叶组导叶精铸模具的收缩率设计方法”(申请号201410604620.6)公开了一种涡轮导向叶片尺寸精度的控制方法，该方法仅考虑了导向叶片在三个维度方向上的理论收缩量，没有考虑到后续处理对导向叶片尺寸的影响，用这种方法设计的蜡模模具生产出的导向叶片尺寸精度不能满足设计要求，导向叶片交付加工后，如果发现导向叶片尺寸超差，只能返修模具或打磨铸件，从而使导向叶片模具的定型周期大大延长，增加工人劳动量，不能保证导向叶片质量的一致性，甚至导致模具报废。

发明内容

本发明的目的是：提出一种无余量精铸涡轮导向叶片尺寸精度控制方法，以便考虑到后续处理对叶片尺寸的影响，使导向叶片的尺寸精度满足设计要求，缩短导向叶片模具的定型周期，保证导向叶片质量的一致性。

本发明的技术方案是：一种无余量精铸涡轮导向叶片尺寸精度控制方法，在设计蜡模模具的型腔尺寸时，在三维直角坐标系的三个维度方向上采用了不同的收缩率数值；其特征在于，导向叶片尺寸精度控制的步骤如下：

1、对导向叶片叶型尺寸的精度控制：将蜡模模具的型腔在放大非线性收缩率的基础上，将叶型型面沿法线方向向外扩大δmm，δ＝0.4λ～0.6λ，λ是叶型尺寸的上公差；

2、对导向叶片排气边尺寸的精度控制：对于厚度小于1mm的导向叶片排气边，沿自由曲面叶型向排气方向延长τmm，τ＝0.15mm～0.45mm，排气边越薄，τ的取值越大。

本发明的优点是：提出了一种无余量精铸涡轮导向叶片尺寸精度控制方法，考虑到后续处理对叶片尺寸的影响，使导向叶片的尺寸精度满足了设计要求，缩短了导向叶片模具的定型周期，保证了导向叶片质量的一致性。

附图说明

图1是本发明对导向叶片叶型尺寸精度控制的示意图。

图2是本发明对导向叶片排气边尺寸精度控制的示意图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。参见图1、2，一种无余量精铸涡轮导向叶片尺寸精度控制方法，在设计蜡模模具的型腔尺寸时，在三维直角坐标系的三个维度方向上采用了不同的收缩率数值；其特征在于，导向叶片尺寸精度控制的步骤如下：

1、对导向叶片叶型尺寸的精度控制：将蜡模模具的型腔在放大非线性收缩率的基础上，将叶型型面沿法线方向向外扩大δmm，δ＝0.4λ～0.6λ，λ是叶型尺寸的上公差；将叶型型面沿法线方向向外扩大δmm之后，用该蜡模模具生产出的铸件叶型实际尺寸较理论尺寸大δmm，经后处理工序如吹砂、打磨毛刺等少量去余量操作，可使铸件最终尺寸贴合设计理论尺寸。

2、对导向叶片排气边尺寸的精度控制：对于厚度小于1mm的导向叶片排气边，沿自由曲面叶型向排气方向延长τmm，τ＝0.15mm～0.45mm，排气边越薄，τ的取值越大。

对于叶片排气边厚度小于1mm的导向叶片，其排气边非常容易欠铸，排气边欠铸后叶片各截面弦宽尺寸无法保证，因此，在设计蜡模模具的型腔尺寸时，先在三维直角坐标系的三个维度方向上采用不同的收缩率数值，再将叶片叶型沿法线方向向外扩大δmm，最后沿自由曲面叶型向排气方向延长τmm，将叶片排气边欠铸部分引到延长部分τmm，以保证叶片各截面弦宽尺寸。

实施例1：

某机高压涡轮导向叶片，叶型公差±0.12mm，排气边厚度0.8mm，其尺寸控制精度方法如下：

1、对某高压涡轮导向叶片叶型尺寸的精度控制：将蜡模模具的型腔在X和Y方向放大1.8％，在Z方向上放大2.2％，将叶型型面沿法线方向向外扩大0.048mm。

2、对某高压涡轮导向叶片排气边尺寸的精度控制：沿自由曲面叶型向排气方向延长0.15mm。

采用以上方法制造出的某机高压涡轮导向叶片，叶型尺寸符合设计图纸要求，叶片各截面弦宽符合设计图纸要求。

实施例2：

某机低压涡轮导向叶片，叶型公差±0.14mm，排气边厚度0.6mm，其尺寸控制精度方法如下：

1、对某高压涡轮导向叶片叶型尺寸的精度控制：将蜡模模具的型腔在X和Y方向放大2.0％，在Z方向上放大2.3％，将叶型型面沿法线方向向外扩大0.07mm。

2、对某高压涡轮导向叶片排气边尺寸的精度控制：沿自由曲面叶型向排气方向延长0.30mm。

采用以上方法制造出的某机低压涡轮导向叶片，叶型尺寸符合设计图纸要求，叶片各截面弦宽符合设计图纸要求。

实施例3：

某机低压涡轮导向叶片，叶型公差±0.12mm，排气边厚度0.4mm，其尺寸控制精度方法如下：

1、对某高压涡轮导向叶片叶型尺寸的精度控制：将蜡模模具的型腔在X和Y方向放大2.0％，在Z方向上放大2.4％，将叶型型面沿法线方向向外扩大0.072mm。

2、对某高压涡轮导向叶片排气边尺寸的精度控制：沿自由曲面叶型向排气方向延长0.45mm。

采用以上方法制造出的某机低压涡轮导向叶片，叶型尺寸符合设计图纸要求，叶片各截面弦宽符合设计图纸要求。